刺五加多酚合成纳米氧化锌及其抗氧化和抗菌性能研究

本试验旨在绿色合成纳米氧化锌并探究该纳米氧化锌的活性。以刺五加多酚为原料,绿色合成纳米氧化锌(ZnO NPs),通过紫外-可见分光光度计、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和粒径分析对所制得的样品进行表征,通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除试验评价其抗氧化性能,通过沙门氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌试验评价其抗菌性能。结果表明:本试验成功合成ZnO NPs,其在361 nm处有吸收峰,形态为六方晶系纤锌矿结构,晶体平均粒径为77.45 nm;当ZnO NPs质量浓度达到6 g/L时,对DPPH自由基的清除率达到93.28%;当ZnO NPs质量浓度达到9 g/L时,对ABTS自由基的清除率达到73.83%;ZnO NPs对沙门氏菌、大肠杆菌的最小抑菌浓度为64 g/L,最小杀菌浓度为80 g/L,对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为80 g/L,最小杀菌浓度为88 g/L,且ZnO NPs对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌活性均高于氧化锌(ZnO)。本试验以刺五加多酚为原料成功合成ZnO NPs,该ZnO NPs具有良好的抗氧化和抗菌性能,为其进一步开发为饲料添加剂奠定了基础。

推荐一个无机合成综合实验——基于废弃大豆油的微乳液法制备纳米氧化锌

纳米氧化锌是一类多功能纳米材料,由于其优秀的物理化学性质而被广泛应用于多个领域。传统的合成方法存在成本过高、过程复杂、产物不稳定等问题。微乳合成法具有操作简单,成本低廉,产物尺寸可控等优点,可以有效避免传统合成方法的缺陷。特别是将废弃大豆油合成的乳化剂应用在合成的过程中,可以实现废物的回收再利用,又能满足绿色化学和可持续发展的要求。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析等多种方法对产物纳米氧化锌的形貌和性质进行了表征,实现了无机合成-化学分析-仪器分析的综合偶联,从而达到提升大学生进行综合实验能力的目的。

纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响

为明确纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响,以徐州青蒜主栽品种邳州白蒜为试材,对青蒜叶面喷施50 mg·kg^(-1)(S1)、100 mg·kg^(-1)(S2)、200 mg·kg^(-1)(S3)、500 mg·kg^(-1)(S4)浓度的纳米氧化锌,以喷施去离子水作对照(CK)。结果表明,叶面喷施纳米氧化锌能促进青蒜生长并改善其品质。与CK相比,S1~S4处理的株高、叶宽、假茎长和假茎粗分别提高7%~16%、6%~19%、1%~24%和-2%~12%;叶、茎鲜质量和干质量分别提高1%~12%、4%~11%和5%~16%、4%~10%,产量分别提高3%~11%;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量分别提高32%~74%、39%~111%、33%~76%和6%~18%;VC、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸、大蒜素含量和硝酸还原酶活性分别提高8%~22%、19%~31%、15%~43%、8%~17%、18%~39%和9%~65%;N、P、K、Fe、Ca和Zn含量提高9%~21%、3%~11%、28%~39%、3%~23%、9%~23%和41%~121%。CK、S1、S2、S3和S4处理的综合评价值依次为0.18、0.50、0.67、0.77和0.53。综合来看,叶面喷施200 mg·kg^(-1)纳米氧化锌(S3)为最优处理,青蒜生长最好且品质最佳。

花瓣状氧化锌纳米片在聚丙烯泡沫中的抗菌性能研究

采用硝酸锌与氢氧化钾在十二烷基三甲基溴化铵存在的条件下,在溶液中直接沉淀得到花瓣状氧化锌纳米片,并对比了花瓣状氧化锌纳米片与常规纳米氧化锌在聚丙烯泡沫中的抗菌性能。结果表明,由于具有交错的三维结构,花瓣状氧化锌纳米片较常规纳米氧化锌比表面积高59.6%,堆积密度达到0.23 g/cm^(3)。花瓣状氧化锌纳米片在聚丙烯泡沫中表现出较常规纳米氧化锌更高的抗菌效率。当含量为3%时,添加花瓣状氧化锌纳米片的聚丙烯泡沫对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到99.9%。这可能是由于花瓣状的纳米片结构在复合材料加工过程中更容易被充分分散,从而发挥了优异的抗菌性能。

氧化锌纳米颗粒和四环素复合胁迫对好氧颗粒污泥处理低碳源废水的影响

为明确新污染物氧化锌纳米颗粒(ZnO NP)和四环素抗生素(TCA)复合胁迫对好氧颗粒物污泥处理低C/N废水的影响,构建了小试规模的颗粒污泥反应器,探究了ZnO NP和TCA复合影响对AGS处理低C/N废水的影响,分析了出水水质、污泥特征及微生物群落特征的变化,揭示了ZnO NP和TCA复合胁迫对AGS的影响机制。结果表明,ZnO NP和TCA复合胁迫对AGS处理低C/N废水具有拮抗作用。ZnO NP和TCA复合暴露组别内,出水COD和溶解性磷酸盐(SOP)浓度分别为42.8~53.4 mg/L和1.95~2.36 mg/L,对应去除效率分别下降至75.1%~78.5%和70.3%~75.6%,远低于ZnO NP和TCA单一暴露组别。ZnO NP和TCA复合胁迫降低了AGS污泥浓度总固体(TS)至5.5~5.8 g/L,挥发性固体/TS至0.61~0.64,但刺激胞外聚合物(EPS)含量至91.6~93.4 mg/g。此外,ZnO NP和TCA复合胁迫提高了EPS内蛋白质(PN)和多糖(PS)含量,并提高PN/PS。酶活性分析表明ZnO NP和TCA复合胁迫降低了与污染物和营养盐去除相关的关键酶活性。微生物群落结构分析ZnO NP和TCA复合胁迫降低了属水平上与反硝化相关的Tsukamurella、unclassified f_Comamonadaceae、Micropruina和Microbacterium的相对丰度。ZnO NP和TCA复合胁迫产生的生态毒性对AGS具有严重影响。研究结果为理解新污染物ZnO NP和TCA复合胁迫的环境风险具有一定的理论意义。

不同尺寸纳米氧化锌的制备及其抗菌性能研究

溶液化学方法在制备ZnO纳米材料时最为常用,通常情况下,可以采用水或其它有机溶剂作为反应介质,制备不同尺寸和形貌的ZnO纳米粒子。本文以油酸钠为表面活性剂,乙酸锌为前驱体,使用不同醇溶剂(乙醇、正丁醇、正己醇),通过控制反应温度,在较为温和的反应条件下,成功制备了不同尺寸的球形纳米ZnO粒子。使用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等方法对所得到的ZnO纳米粒子进行了表征,在此基础上,选取其中五种不同尺寸的ZnO纳米粒子,使用平板浇注法,探究不同尺寸ZnO纳米粒子对大肠杆菌和金黄葡萄杆球菌的抗菌效果。结果表示:随着醇溶剂碳链长度和温度的增加,ZnO纳米粒子的尺寸会逐渐增加;随着ZnO纳米粒子的尺寸的减小,其抗菌效果逐渐增强。相比于金黄葡萄杆球菌,ZnO纳米粒子对大肠杆菌的抗菌效果较差。当ZnO纳米粒子的浓度为6×10^(-3)mol·L^(-1)时,对金黄葡萄杆球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到了96.6%和91.4%。

铝掺杂氧化锌纳米粉末制备及其对PET的抗静电改性

采用化学共沉淀法制备了不同含量的Al单元掺杂氧化锌(AZO)纳米粉体,并将自制的纳米AZO粉末用于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制备,以提高PET的抗静电性能。利用X射线行射、扫描电子显微镜、热重分析、表面电阻测试仪等测试手段,探究了Al单元掺杂对AZO粉体结构、形貌及电性能的影响。在PET制备过程中加入AZO,探究AZO对PET抗静电性能的影响。结果表明:所制备的AZO纳米粉体为结晶度良好的六方纤锌矿结构。Al掺杂浓度影响AZO粉体形貌、晶体结构及电性能。随着Al掺杂浓度的增加,粉体的结晶质量降低,电性能先变好后变差,粉体尺寸变大,出现团聚、结块现象。适度的Al掺杂可使AZO电阻率达到最低,改善AZO的导电性能。在Al掺杂浓度为2%时,AZO纳米粉体的电性能最佳,电阻率为5.3×10^(4)Ω/m^(2)。使用制备的AZO纳米粉末作为导电填料能有效改善PET的抗静电性能,降低PET/AZO复合材料的表面电阻率,使材料由绝缘体转变为静电耗散体,抗静电性能增强。AZO填充量在0.005%时复合材料的表面电阻率最低,为1.16×10^(10)Ω/m^(2)。

表面活性剂对纳米氧化锌减摩抗磨性能的影响

为提高纳米氧化锌在润滑油中的摩擦磨损性能和成膜性能,采用均匀沉淀法在合成过程中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))制备了平均粒径约为20~30 nm的纳米氧化锌,并利用SEM、TEM、XRD等方法对制备材料的组织和相组成进行了表征。同时,利用四球摩擦磨损试验机考察纳米氧化锌对润滑油摩擦磨损性能的影响。结果表明:在载荷392 N时,最佳添加量(质量分数)为0.5%,平均摩擦系数降低了35%,磨斑直径下降了11%;利用CTAB修饰后平均摩擦系数降低了70%,磨斑直径下降了40%。在不同载荷下平均摩擦系数出现先增高后下降的趋势。钢球摩擦表面的形貌分析表明,添加CTAB后的纳米氧化锌润滑油,钢球磨损表面犂沟深度最浅,宽度最小。利用CTAB合成的纳米氧化锌具有良好的减摩抗磨性能,可以大大降低机械零件的摩擦力。

纳米氧化锌液相法制备技术进展

纳米氧化锌是一种新型无机功能材料,广泛用于橡胶、涂料、催化等领域。其液相法制备技术具有产物粒径及形貌易控制、经济成本低、易于实现工业化的优点。重点综述了包括微乳液法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法和化学沉淀法在内的纳米氧化锌液相法制备技术,阐释了各方法的基本原理、关键影响因素,强调了过程强化技术在制备过程中的重要作用。进一步介绍了“气泡液膜法”的新思路,其特征在于通过表面活性剂与反应液、空气的快速混合,形成具有高堆密度微气泡的纳米反应环境,成核晶体在气泡间10~100 nm的液膜内限域生长,通过控制气泡间液膜厚度调控纳米粒子大小,所得产物粒径均一、不易团聚,有望实现低成本纳米氧化锌的连续规模化生产。

锌灰资源化回收及超临界水热合成纳米氧化锌系统工艺

为了对锌灰进行资源化回收及对其经济性进行分析,将湿法回收工艺和超临界水热合成技术相结合,将锌灰生成价值较高的纳米氧化锌产品,采用Aspen Plus软件平台,建立了完整的系统工艺,并分析了系统运行过程中的物料成本及能耗成本。在硫酸浓度为2 mol·L^(-1)、固液比为1∶8、浸出温度为50℃、浸出时间为2 h、搅拌器转速为300 r·min^(-1)的条件下,锌灰中锌的浸出率达到了95%以上。除杂过程除去了Fe、Al、Ni、Cu等杂质,除杂后的溶液中锌的质量分数达到了97%。利用锌灰浸出液在400℃和25 MPa的超临界条件下,合成了平均粒径为26 nm的纳米氧化锌,晶体结晶度良好,纯度较高。通过与纯物料所合成的纳米氧化锌进行对比,验证了该技术的可行性,显著提升了系统运行的经济性。

微乳液法制备纳米氧化锌及其光催化性能探究

纳米氧化锌的制备是一项特色鲜明的经典无机化学实验,制备途径多样。本文针对综合化学实验“纳米氧化锌粉的制备”的现有实验流程所存在的问题进行了创新性的改进。设计了基于微乳液法的氧化锌纳米粒子的制备实验、微乳液形成影响因素的探究性实验与光催化性能的动力学实验。本实验方案反应温和易控,操作安全,现象明显,绿色环保。相对于传统的纳米氧化锌制备实验,本方案内容充实,时间利用率更高,实验内容安排更科学合理;现象明显,趣味性更强;综合性、探究性更强,在巩固学生的基本实验技能的基础上,可进一步培养学生的科研思维,提升科研技能。

海藻酸钠-纳米氧化锌复合膜的制备及表征

为改善海藻酸钠膜的性能,并赋予其一定的抑菌性。以海藻酸钠为成膜基材,添加不同含量的纳米氧化锌作为抗菌、抗紫外物质,制备一种具有抗菌、抗紫外双重功能的复合包装薄膜。借助紫外光谱、X射线衍射图谱等对复合膜结构进行表征,对复合膜的机械性能、阻湿性能及光学性能进行测试并分析。结果表明,纳米氧化锌的加入没有改变海藻酸钠膜的结构,复合膜有较强的抗紫外性能,纳米氧化锌与海藻酸钠相容性良好;复合膜具有抗菌性,对金黄色葡萄球菌的抑菌效果强于大肠杆菌。纳米氧化锌的加入提高了复合膜的机械性能与阻湿性能,当纳米氧化锌含量为5%时,有最大的拉伸强度17.13 MPa,最小的水蒸气透过系数8.05×10^(-11) g/(m·s·Pa)。ALG-5%ZnO为最佳配比的复合膜。研究为纳米氧化锌在包装薄膜领域的应用提供参考。

基于铬离子掺杂镓酸锌的近红外化学发光纳米探针制备及其过氧化氢传感研究

化学发光法因其灵敏度高、选择性好、响应速度快等优异性能在分析传感领域引起广泛关注.然而目前发展发光性能优异且发射波长长的新型化学发光体系仍面临严峻挑战.本文通过将具有优异反应活性和近红外光学发射信号的铬离子掺杂镓酸锌(Cr^(3+)-doped ZGC)纳米材料引入新型化学发光体的构建中,发展了基于ZGC-Fe^(2+)-H_(2)O_(2)的新型近红外化学发光体系,成功用于H_(2)O_(2)的高效传感研究.更进一步地,通过对ZGC-Fe^(2+)-H_(2)O_(2)体系的化学发光光谱及活性氧自由基清除实验研究,提出了一种可能的基于活性氧注入式的“电子-空穴复合”发光机制.得益于化学发光信号强度高且免背景信号干扰的独特优势,该ZGC-Fe^(2+)-H_(2)O_(2)近红外化学发光法在检测H_(2)O_(2)时具有宽线性范围(10-100μM),高灵敏度、检测限低至4.68μM以及优异的抗干扰性和选择性,为其他化学发光检测平台的构建提供了新思路.

碳纳米管与氧化锌纳米棒的场发射低压传感特性研究

开发了一种基于气体吸附的场发射低压气体传感技术,通过化学气相沉积(CVD)直接在镍合金基底上制备了碳纳米管(CNT)阴极,应用水热法制备了ZnO纳米棒阴极和Al-N共掺杂ZnO纳米棒阴极(结合CVD法制备),然后对比研究了CNT与ZnO的场发射与低压氮气传感性能。结果表明:CNT阴极具有较好的场发射性能,开启场强为1.99 V/μm,而ZnO纳米棒的开启场强达到了14.9 V/μm;通过Al-N掺杂,ZnO纳米棒的场发射性能显著改善,开启场强降至8.9 V/μm;在10^(-4)~10^(-7)Pa区间内,CNT阴极的低压N_(2)传感效应最好,10^(-4)Pa下5 min内传感电流增幅达到350%;ZnO纳米棒几乎没有传感效应,而Al-N掺杂ZnO纳米棒展示了良好的传感特性,表明掺杂增加了活性位点,有效改善了ZnO材料的场发射低压气体传感性能。

载纳米氧化锌定向纤维膜促进肌腱细胞增殖分化的研究

目的为模拟肌腱组织的显微结构和力学性能,促进肌腱组织的再生修复,制备负载不同质量分数纳米氧化锌且同时具备取向结构的左旋聚乳酸(PLLA)纤维膜,对其进行理化表征和生物性能评价,探讨其对肌腱细胞增殖分化的影响。方法利用静电纺丝技术制备PLLA纤维支架及含不同质量分数纳米ZnO的PLLA/ZnO纤维支架。通过扫描电镜、力学拉伸、能谱仪(EDS)图谱表征支架的理化性能,并将支架与小鼠肌腱细胞共培养检测其生物相容性及对细胞增殖、分化的调控作用。结果纤维支架均呈取向性排列,锌元素在纤维中均匀分布,PLLA/0.1%ZnO纤维支架拉伸强度和杨氏模量均显著高于PLLA组。PLLA/0.1%ZnO纤维支架表面细胞数量显著高于PLLA组,且活性更好;小鼠肌腱细胞沿纤维排列方向呈定向性黏附和生长。结论取向PLLA/0.1%ZnO纤维支架具有优良的理化性能,并可显著促进肌腱细胞定向生长和增殖分化,未来有望用于肌腱组织的再生修复。

壳聚糖/紫山药花青素/纳米氧化锌pH响应智能复合膜制备及性能研究

制备了一种智能复合包装膜壳聚糖(CS)/紫山药花青素(PYE)/纳米氧化锌(ZnO NPs),并探究了不同含量纳米氧化锌对复合膜在力学性能、热性能、水蒸气阻隔性能和抗氧化性能等方面的影响。结果表明,纳米氧化锌和花青素的协同作用显著提高了复合膜的拉伸强度、热稳定性、抗氧化性能和水蒸气阻隔性能。当纳米氧化锌的含量达2%时,复合膜的拉伸强度由26.58 MPa提高到41.79 MPa,断裂伸长率略有下降;初始分解温度由256.12℃提高到271.41℃,水蒸气透过率降低了约17%。此外,纳米氧化锌的加入还进一步增强了复合膜的抗氧化和抗菌性能。在实际应用中,该复合膜展现出pH敏感性,能够通过颜色变化直观反映虾在贮藏过程中的品质变化,为食品安全监管提供了便捷手段。

超声波-纳米氧化锌处理对鲜切莴笋贮藏品质的影响

为提高鲜切莴笋的贮藏品质,该研究采用超声波(300 W,45℃;ultrasonic,US)、纳米氧化锌(0.07 g/L;ZnO nanoparticles,ZN)、超声波协同纳米氧化锌(300 W,46℃,0.07 g/L;ultrasonic+ZnO nanoparticles,UZ)3种方法对鲜切莴笋进行保鲜处理(10 min),后在4℃冷藏8 d,以评价其贮藏品质的变化。结果表明,3种处理方法均可以有效提高鲜切莴笋的保鲜效果,其中US处理组的营养物质含量和表观颜色显著高于对照组,而ZN处理组的失重率和硬度显著高于对照组。相较于单一处理组,UZ处理更能抑制多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和过氧化物酶活性的升高,提高抗坏血酸含量和抗氧化能力,从而减少鲜切莴笋褐变和水分流失,延缓可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和可溶性蛋白质含量的下降,控制硬度和感官评分维持在较高水平,贮藏8 d后UZ处理样品的褐变指数比US、ZN和CK处理分别降低了21.91%、31.12%和37.55%,呼吸强度比US、ZN和CK处理分别降低了17.66%、20.49%和18.63%。相关性和主成分分析结果显示,影响鲜切莴笋贮藏品质的主要指标是PPO、硬度、褐变指数和ABTS阳离子自由基清除能力,其中UZ主要利用抑制PPO活性来减少鲜切莴笋褐变;贮藏8 d后UZ的综合得分最高,其次是US和ZN,表明UZ能更有效地提高鲜切莴笋的贮藏品质,是延长其货架期的有效方法。

纳米氧化锌改性纤维素绝缘纸力学和热学性能的分子动力学模拟

随着电力负荷激增和电压水平不断提高,绝缘纸的力学性能和热稳定性面临着严峻挑战.然而,由于缺乏直接的科学理论或模拟指导,传统低效的“试错性”试验难以快速高效地研发新型纤维素复合绝缘纸.针对这一问题,本文提出通过分子动力学模拟,研究纳米氧化锌(nano-ZnO)对纤维素的力学和热学性能的提升效果.首先设计了nano-ZnO/纤维素复合材料模型,然后从微观角度分析了不同nano-ZnO含量的改性纤维素的力学性能和热稳定性,从而确定nano-ZnO和纤维素的最佳配比.结果表明,相比于未改性模型,nano-ZnO改性纤维素模型的力学性能、内聚能密度、玻璃化转变温度和导热系数均有提升,弹性模量最高提升了45.31%,导热系数最高提升了41.49%.因为nano-ZnO的加入能够有效填充纤维网络中的空隙,并增强纤维素链之间的作用力和导热通道,从而提升纤维素的热力学性能.本工作为可快速制备出具有优良热力学性能的改性纤维素绝缘纸提供有价值的理论参考.

超临界水热合成纳米氧化锌的动力学及聚乙烯吡咯烷酮耦合作用机理研究

为了获得超临界水热合成过程中纳米氧化锌的结晶动力学机理及表面改性作用机理,分析了温度、时间驱动下的结晶动力学曲线,获得了纳米氧化锌在成核、生长过程的速率及活化能。同时采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对氧化锌进行原位表面改性,通过分析不同比例PVP和KOH作用下合成的氧化锌形貌,获得了PVP和KOH的耦合作用机理。实验结果表明:纳米氧化锌在成核过程中的活化能为603.06 kJ·mol^(-1),在生长过程中的活化能为63.10 kJ·mol^(-1),在成核阶段比生长阶段消耗的能量更多;在前驱物、KOH、PVP的物质的量浓度比为1∶3∶2时合成了粒径最小的纳米氧化锌颗粒,平均粒径为6.9 nm;当KOH、PVP的浓度比过高时,纳米氧化锌颗粒表面过量的PVP使其成为凝胶类沉积物,形成一种团聚体从而导致合成纳米颗粒的粒径变大。

一维氧化锌纳米线真空隧道结的电子发射研究

纳米真空隧道结是一种重要的功能元件,(准)弹道输运机制使其具有更低的功耗和理论高达3×108 m/s的传输速度,是实现高性能电子器件的理想选择。利用一维纳米材料制备真空隧道结对于推进器件小型化和高集成具有重要意义。文章利用性质稳定的氧化锌纳米线设计并制备了一维隧道结,研究了其在静电场和超快光激发下的电子发射现象,在超快光场的驱动下实现了六次幂的非线性光发射电流和调制,有望推动一维超快纳米真空电子器件的发展。